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中南大学AEL:SnO₂/ 钙钛矿界面的自钝化机制

知光谷  · 公众号  ·  · 2025-03-03 07:55

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界面是太阳能电池性能的关键因素,显著影响电荷传输。通过密度泛函理论和非绝热分子动力学模拟, 中南大学童传佳等人 揭示了 SnO₂/CH₃NH₃PbI₃界面的一种自钝化机制,该机制能够增强器件的稳定性和效率。
这种机制主要归因于一种良性的碘空位(V₁ₐcₜ)。与通常加速电荷复合和降低效率的缺陷不同,这种独特的 V₁ₐcₜ通过钝化潜在的陷阱态,促进了电荷传输并减缓了非辐射复合。此外,界面处的良性 V₁ₐcₜ减少了结构畸变,抑制了电子 - 振动相互作用,从而延长了电荷载流子寿命并增强了电子注入。V₁ₐcₜ还表现出热力学和动力学稳定性。
该研究结果解释了 SnO₂基钙钛矿太阳能电池的高性能,并强调了缺陷自钝化策略在优化界面性能以提高太阳能电池效率中的重要性。

文章亮点总结


  1. 自钝化机制
    :SnO₂/ 钙钛矿界面通过形成良性的碘空位(V₁ₐcₜ)实现自钝化,显著提升了器件的稳定性和效率。
  2. 电荷传输增强
    :V₁ₐcₜ通过钝化界面陷阱态,促进了电荷传输,减缓了非辐射复合,延长了电荷载流子寿命。
  3. 结构稳定性提升
    :V₁ₐcₜ减少了界面处的结构畸变,抑制了电子 - 振动相互作用,进一步增强了器件的热稳定性。
  4. 抑制离子迁移
    :V₁ₐcₜ有效抑制了钙钛矿中的碘离子迁移,减少了器件的电流 - 电压滞后现象,提升了长期稳定性。
  5. 能级对齐优化
    :V₁ₐcₜ减少了 SnO₂与钙钛矿之间的导带偏移(CBO),改善了电子注入效率,提升了开路电压(Voc)。



Self-Passivation at the SnO2/Perovskite Interface

Kai-Ping Wang, Xue Dong, Ji-Zhe Yuan, Bo Wen, Jun He, Chuan-Jia Tong, and Oleg V. Prezhdo

ACS Energy Letters 0, 10

DOI: 10.1021/acsenergylett.5c00521

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsenergylett.5c00521


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